ВАНТОВЫЕ ПОКРЫТИЯ - Главнаяlib.madi.ru/fel/fel1/fel14E202.pdf– расчетная нагрузка на 1 м2 покрытия плит, кровли и снега

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)

В.К. ФЕДУЛОВ, М.Д. СУЛАДЗЕ, Л.Ю. АРТЕМОВА

ВАНТОВЫЕ ПОКРЫТИЯ

Учебное пособие

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(МАДИ)

В.К. ФЕДУЛОВ, М.Д. СУЛАДЗЕ, Л.Ю. АРТЕМОВА


Утверждено в качестве учебного пособия редсоветом МАДИ

МОСКВА МАДИ 2014

УДК 692.47 ББК 38.112.7

Ф348

Рецензенты: зам. начальника технического отдела ФГУП ГПИ и НИИ ГА

«Аэропроект», канд. техн. наук Виноградов Б.А.; ген. директор ООО «СК Аэродор», канд. техн. наук Битнев П.А.

Федулов, В.К.

Ф348 Вантовые покрытия: учеб. пособие для вузов / В.К. Феду-лов, М.Д. Суладзе, Л.Ю. Артемова. – М.: МАДИ. – М., 2014. – 48 с.

В учебном пособии рассмотрены большепролетные покрытия в

виде вантовых систем. Дана их классификация, основы расчета и кон-струирования, а также общие сведения о монтаже таких покрытий.

Пособие предназначено для студентов, обучающихся по на-правлению подготовки 271101 «Строительство уникальных зданий и сооружений».

УДК 692.47 ББК 38.112.7

________________________________________________________

Учебное издание

ФЕДУЛОВ Владимир Куприянович СУЛАДЗЕ Максим Давидович

АРТЕМОВА Людмила Юрьевна


Учебное пособие

Редактор Т.А. Феоктистова

Подписано в печать 23.06.2014 г. Формат 60×84/16. Усл. печ. л. 3,0. Тираж 300 экз. Заказ . Цена 55 руб.

МАДИ, Москва, 125319, Ленинградский пр-т, 64

© МАДИ, 2014

3

ВВЕДЕНИЕ

Широкое применение вантовых покрытий в зданиях и сооруже-

ниях аэропортов объясняется их определенными технико-экономичес-

кими преимуществами перед традиционными конструкциями и глав-

ное – они дают возможность перекрывать большие пролеты без про-

межуточных опор. Вместе с тем дальнейшее развитие этих покрытий с

точки зрения поиска оптимальных конструктивных и архитектурных

решений невозможно без подготовки инженерных кадров соответст-

вующей квалификации. Последнее, собственно, и обусловило напи-

сание настоящего пособия.

Содержание учебного пособия отвечает требованиям рабочей

программы по специализации № 5 «Строительство автомагистралей,

аэродромов и специальных сооружений» направления подготовки

271101 «Строительство уникальных зданий и сооружений».

В пособии рассмотрены основные виды вантовых покрытий, ис-

пользуемых в аэропортостроении, рекомендованы упрощенные мето-

ды расчета таких покрытий и даны примеры расчета вантовых систем,

а также приведены основные сведения о монтаже покрытий. Пособие

содержит справочные материалы для выполнения курсового проекта.

Оно также может быть полезным при реальном проектировании ван-

товых покрытий на стадии вариантной разработки.

4

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

При строительстве зданий промышленного, гражданского и

транспортного назначения широко применяются большепролетные по-

крытия висячего типа, в которых основными несущими элементами яв-

ляются гибкие (ванты) или жесткие нити, работающие на растяжение .

По сравнению с традиционными покрытиями (фермы, балки, ра-

мы, арки и т.д.) висячие системы имеют ряд преимуществ, а именно:

возможность перекрывать большие пролеты (до 100 м и более);

практически полностью реализуется несущая способность вант;

малый вес покрытия;

с увеличением перекрываемого пролета удельная масса несу-

щих элементов на единицу площади практически не увеличи-

вается;

минимальная строительная высота покрытия обуславливает со-

ответствующее снижение затрат на эксплуатацию сооружения в

целом;

хорошая транспортабельность конструкций покрытия, так как

ванты можно сворачивать в бухты;

при монтаже покрытия значительно снижается потребность в

лесах и подмостях;

при эксплуатации висячие покрытия менее чувствительны к раз-

личного рода перегрузкам, осадкам опор и прочее.

Вместе с тем покрытиям висячего типа присущи и недостатки,

главным из которых является их повышенная деформативность за

счет изменения первоначальной геометрической длины вант. Наличие

этого свойства может привести к нарушению герметичности кровли,

ограничить возможность установки подвесного кранового оборудова-

ния, а также негативно отразиться на аэродинамической устойчивости

покрытия и, как следствие, привести к дополнительным затратам на

ее повышение. Другим существенным недостатком является необхо-

В пособии рассматриваются только покрытия из гибких нитей, в которых на-

пряжения от изгиба весьма малы и ими можно пренебречь.

5

димость применения специальных опорных конструкций, восприни-

мающих усилия распора.

Для гибких вант висячих покрытий используют, как правило,

тросы одинарной или двойной свивки, изготовленные из высокопроч-

ной проволоки диаметром 4…6 мм. Проволока меньших диаметров

не рекомендуется, что обусловлено ее пониженной коррозионной

стойкостью.

В зависимости от касания между собой проволок канаты делятся

на канаты с точечным (ТК) и линейным (ЛК) касанием проволок (При-

ложение 1). При этом канаты типа ТК более жесткие, чем типа ЛК.

Расчетное сопротивление стального каната принимается равным

60% от разрывного напряжения, вычисляемого как частное от деления

разрывного усилия на площадь сечения всех проволок в канате.

Из технической литературы, например [1], следует, что висячие

покрытия могут классифицироваться по тому или иному признакам:

вид материала, геометрическая форма поверхности, вид покрытия в

плане и т.д. Вместе с тем, в зависимости от конструктивного решения

покрытия, наибольшее распространение получила следующая клас-

сификация: висячие оболочки, вантовые покрытия, подвесные конст-

рукции, комбинированные системы и мембраны. При этом из всего

многообразия покрытий в пособии будут рассмотрены только те, кото-

рые могут быть применены в аэропортостроении, в частности, боль-

шепролетные покрытия ангаров и аэровокзалов.

6

2. ВИСЯЧИЕ ОБОЛОЧКИ

Висячие оболочки подразделяют на оболочки с параллельным и

радиальным расположением вант. Их также называют однопоясными

системами.

2.1. Оболочки с параллельными вантами

Оболочки с параллельно расположенными вантами наиболее

просты в конструктивном исполнении и их применяют для прямо-

угольных в плане зданий (рис. 1).

По типу кровли они могут быть сборные и монолитные, однопро-

летные и многопролетные. Монолитные по сравнению со сборными

обладают большей сопротивляемостью образованию трещин, но не

отвечают требованиям индустриализации строительства.

Конструкция висячей оболочки представляет собой систему па-

раллельных вант, закрепленных на незамкнутом контуре (рис. 1а),

роль которого может выполнять железобетонная или стальная балка

(рис. 1а), либо каркас пристройки (рис. 1б).

Шаг вант t рекомендуется принимать равным 1,5…2,0 м, а стре-

лу провисания f назначают в пределах 1/10…1/25 от l (l – перекрывае-

мый пролет).

При наличии требований по ограничению объема здания, а сле-

довательно, и покрытия можно назначать меньшее значение стрелы

провисания. Однако в этом случае усилия в вантах и опорных конст-

рукциях возрастают, что приводит к увеличению расхода материалов.

Опорные элементы (балки), воспринимающие распор от вант,

могут иметь прямоугольное, двутавровое или другое сечение. Ширину

сечения b и высоту h в зависимости от шага колонн d ориентировочно

можно принять равными d/10 и d/15 соответственно.

Конструктивные решения элементов и узлов покрытия пред-

ставлены в Приложении 2.

В мировой практике аэропортостроения наибольшую извест-

ность получили ангары в аэропортах Франкфурт-на-Майне и Фьюми-

7

чино, покрытия которых выполнены в виде оболочек с параллельным

расположением вант.

Рис. 1. Схемы висячих оболочек с параллельными вантами: а, б – однопролетные, в – многопролетная; 1 – анкерные

фундаменты, 2 – колонны, 3 – ванты, 4 – бортовой элемент, 5 – плиты кровли, 6 – оттяжки, 7 – каркас пристройки

а)

б)

в)

8

Ангар в аэропорту Франкфурт-на-Майне. Подвесная конструк-

ция покрытия каждой секции представляет собой систему из висячих

железобетонных оболочек шириной 7,5 м, толщиной 8,6 см с краевы-

ми ребрами высотой 40,5 см (рис. 2). Каждая полоса-оболочка опира-

ется по концам на свою пару железобетонных решетчатых опор (по

десять с каждой боковой стороны ангара), а по оси между двумя сек-

циями на промежуточную опорную раму.

Рис. 2. Ангар в аэропорту Франкфурт-на-Майне (размеры в м): а – общий вид, б – сечение вдоль пролета;

1 – затяжка, 2 – оболочка, 3 – опоры, 4 – ригель рамы

Основными несущими элементами полосы являются 28 вант из

стальных стержней периодического профиля диаметром 26,5 мм.

Стержни заключены в стальные трубки и оснащены по концам анкер-

ными устройствами. Для конструкции оболочек использован легкий

бетон. Для восприятия распора в каждую боковую опору входит про-

тивовес объемом 435 м3 из тяжелого бетона.

а)

б)

9

Ангар в аэропорту Фьюмичино. Конструкция покрытия выпол-

нена в виде висячей оболочки, закрепленной к предварительно на-

пряженным железобетонным пилонам, в которых заанкерены расхо-

дящиеся веером концы вант (рис. 3). Ванты оболочки располагаются в

направлении глубины ангара и имеют между распределительными

балками пролет и шаг 55,7 и 4,5 м соответственно. Каждая из вант со-

стоит из трех канатов и после омоноличивания принимает форму

прямоугольного бруса сечением 40 15 см.

Рис. 3. Ангар в аэропорту Фьюмичино (размеры в м): а – общий вид, б – продольное сечение;

1 – пилон, 2 – висячее покрытие, 3 – ворота

Точки закрепления висячей оболочки к пилонам находятся в

разных уровнях: в плоскости главного фасада на высоте 30 м, а в

плоскости задних пилонов – 20 м, что обеспечивает отвод воды с по-

верхности покрытия.

Для восприятия распора в плоскостях ворот и задних пилонов

предусмотрены конструкции балочного типа, работающие на сжатие.

а)

б)

10

2.2. Основы расчета висячих оболочек

с параллельными вантами

Сложность определения усилий в вантах обусловлена нелиней-

ной зависимостью усилий от нагрузки. Поэтому здесь и далее в посо-

бии предлагаются упрощенные приемы статического расчета ванто-

вых покрытий. Вместе с тем их использование позволяет проектиров-

щику разработать с достаточной степенью точности предварительное

конструктивное решение покрытия в целом.

В качестве расчетной схемы принимают провисающую нить с

опорами в одном или разных уровнях (рис. 4 а, б). Нагрузка q от мас-

сы кровли и снега распределяется равномерно на 1 п. м ванты с гру-

зовой полосы равной шагу вант (рис. 4в).

Распор ванты H без учета деформации ванты от растяжения оп-

ределяют по формуле

2

.8

qlH

f (2.1)

При закреплении вант в одном уровне вертикальная состав-

ляющая V опорной реакции составит

.2

qlV (2.2)

Наибольшее растягивающее усилие maxN возникает в ванте у

опоры, а наименьшее minN – в середине пролета. Эти усилия будут

соответственно равны

2

2 2

max 2

161 ,

fN H V H

l (2.3)

min .N H (2.4)

При расположении точек закрепления ванты в разных уровнях

(рис. 4б) вертикальная составляющая будет равна

1 tg2

qlV H > 2 tg ,

2

qlV H (2.5)

поэтому на верхней опоре ванта испытывает максимальное растяжение.

Пояснение обозначений в формулах дается один раз.

11

Рис. 4. Расчетная схема параллельных вант в висячей оболочке: а – с опорами в одном уровне, б – с опорами в разных уровнях,

в – фрагмент плана покрытия; 1 – грузовая полоса, 2 – грузовая площадка на 1 п. м ванты, 3 – бортовой элемент, 4 – ванта,

5 – оттяжка, 6 – анкер

Определение расчетной нагрузки при вычислении растягиваю-

щих усилий в вантах в стадии возведения покрытия производят с уче-

том дополнительного растяжения вант при его предварительном на-

пряжении по формуле

[ ( ) ] ,п кр сн fq q q q t (2.6)

где пq ,

крq , снq – расчетная нагрузка на 1 м2 покрытия плит, кровли и

снега соответственно; 1,2 1,3f – коэффициент надежности по на-

грузке.

Прогиб ванты при равномерно распределенной нагрузке со-

ставляет

2 4

2

3,

128nq l

ff EA

(2.7)

где 2

2

81

3

f

l – коэффициент, учитывающий превышение первона-

чальной длины ванты «в заготовке» над перекрываемым пролетом;

E , A – модуль упругости и площадь сечения ванты соответственно;

nq – нормативная нагрузка до предварительного напряжения.

б)

а) в)

12

Длина ванты «в заготовке» составляет при опорах в одном уровне

2

2

81 ,

3

f HS l

l EA (2.8)

а при опорах в разных уровнях

2 3

2 2

1 8 cos.

cos 3 cos

f HS l

l EA (2.9)

Усилие в наклонных оттяжках (рис. П.1б) определяют по формуле

.cos

o

HdN

t (2.10)

Площадь сечения ванты A вычисляют исходя из требований

первой группы предельных состояний

п

1,6,

un

NA

k R (2.11)

где 1,6 – коэффициент надежности по материалу; пk – коэффициент,

учитывающий понижение разрывного усилия каната по отношению к

суммарному разрывному усилию проволок (для канатов типа ТК и ЛК

0,81 0,85пk ); unR – временное сопротивление проволок каната

разрыву (для канатов типа ТК и ЛК в зависимости от диаметра про-

волоки принимается равным 1176, 1372, 1568, 1666, 1764, 1862 и

1960 МПа).

2.3. Пример расчета висячей оболочки с параллельными вантами

Исходные данные:

поперечное сечение здания принимается согласно рис. 1а;

перекрываемый пролет 72l м;

шаг вант 1,5t м;

угол наклона оттяжек к горизонту 60 ;

район строительства – г. Москва (III-й снеговой район).

Требуется: подобрать поперечное сечение вант.

Решение. Подсчет нагрузок на 1 м2 покрытия выполним в таб-

личной форме (табл. 2.1).

Расчетную погонную нагрузку определяем по формуле (2.6)

13

(148,0 391,0 1,2) 1,5 927,42q кг/м.

Назначаем стрелу провисания ванты

727,2

10f м.

Таблица 2.1

Вид нагрузки

Нормативная нагрузка

nq ,

кг/м2 f

Расчетная нагрузка q ,

кг/м2

Нагрузка до предварительного напряжения вант

Канаты 10 1,5 10,5

Плиты железобетонные ребристые: приведенная толщина 0,05 м, 2500 кг/м3

(2500 0,05)

125 1,1 137,5

Итого 135 – 148,0

Нагрузка после напряжения вант пригрузом

Заливка швов бетоном 15 1,3 19,5

Пароизоляция 3 1,3 3,9

Утеплитель (пенобетон): толщина 0,2 м, 400 кг/м3

(400 0,2)

80 1,3 104,0

Цементная стяжка: толщина 0,03 м, 1800 кг/м3

(1800 0,03)

54 1,3 68,9

Гидроизоляционное покрытие: три слоя рубероида на битумной мастике

12 1,3 15,6

Снег 128,6 1,4 180

Итого 292,6 – 391,9

Всего 427,6 – 539,9

Используя формулы (2.1) – (2.3) определяем величину распора,

вертикальной составляющей и усилие в ванте

2927,42 7283467,8

8 7,2H кг,

972,42 7235007,1

2V кг,

2 283467,5 35007,1 90511,4N кг.

14

Требуемую площадь сечения ванты из стального каната ЛК-РО

при 19600unR кг/см2 и 0,85пk определяем по формуле (2.11)

1,6 90511,48,69

0,85 19600А см2 869,0 мм2.

По сортаменту (Приложение 1) принимаем канат двойной свив-

ки ЛК-РО диаметром 45,5 мм и площадью сечения всех проволок

991,84 мм2. Так как 991,84 мм2 > 869,0 мм2, то несущая способность

ванты обеспечена.

Погонная нормативная нагрузка на ванту до предварительного

напряжения составляет

135 1,5 202,5nq кг/м.

Прогиб ванты в этой стадии определяем по формуле (2.7) при

61,5 10E кг/см2

2

2

8 7,21 1,027,

3 72

2 4

2 6

3 1,027 202,5 720,2

128 7,2 1,5 10 8,69f м.

Жесткость покрытия обеспечена, так как

0,2 1 1.

72 360 300

f f

l l

Длину ванты «в заготовке» определяем по формуле (2.8)

2

2 6

8 7,2 83467,572 1 73,5

3 72 1,5 10 8,69S м.

Угол наклона ванты к горизонту в точке закрепления на опоре

составит

83467,8cos 0,922

90511,4

H

N; 23 .

2.4. Оболочки с радиальными вантами

Однопоясные покрытия с радиальным расположением вант

применяются для круглых в плане сооружений. Зданиями такого типа

в аэропортостроении могут быть аэровокзалы, автостоянки, грузовые

15

склады и т.д. Существуют две формы покрытия: вогнутая и шатровая

(рис. 5).

Рис. 5. Схемы висячих оболочек с радиальными вантами: вогнутое (а) и шатровое (б) покрытия; 1 – колонны, 2 – наружное опорное кольцо, 3 – ванты, 4 – центральное кольцо, 5 – водоотводящая

труба, 6 – центральная стойка в виде колонны

Основным достоинством оболочек с радиальными вантами яв-

ляется практически безизгибная работа ее пролетных элементов, что

обеспечивает экономичность и наибольшую несущую способность по-

следних.

Наружное кольцо воспринимает распор от вант и работает на

сжатие, а внутреннее – на растяжение. Поэтому первое целесообраз-

но выполнять из железобетона, а второе – из стали.

Общим недостатком однопоясных покрытий является большое

количество типоразмеров трапециевидных железобетонных плит, ук-

ладываемых на ванты, а покрытие, изображенное на рис. 5а, требует

устройства сложных водоотводящих систем.

Следует заметить, что однопоясные радиальные системы рабо-

тают по вантовой схеме только в стадии монтажа, а после заливки

а)

б)

16

межплитных швов бетоном и обжатия плит они превращаются в желе-

зобетонные висячие оболочки.

При предварительном проектировании стрелу провисания f во-

гнутого покрытия назначают в пределах 1 1

10 20 от диаметра покрытия

D , а шаг вант по внешнему кольцу – в пределах 3,0 м. Высоту попе-

речного сечения h наружного кольца принимают в пределах 50 100

D D,

а ширину назначают в зависимости от h , т.е. (0,25 0,3)b h .

Минимальный диаметр внутреннего кольца определяют из усло-

вия размещения в нем анкеров вант.

Конструктивные решения элементов и узлов однопоясных по-

крытий представлены в Приложении 2.


с радиальными вантами

Распор определяют по аналогии с покрытиями из параллельных

вант, т.е. без учета упругих деформаций вант

2

.24

qDH

f (2.12)

Максимальное растягивающее усилие в ванте возникает на вне-

шнем опорном кольце

2

2 2

max 2

361 ,

fN H V H

D (2.13)

где 4

qDV – вертикальная составляющая на опоре (рис. 6).

В формулах (2.12), (2.13) нагрузка q определяется по формуле

(2.6) при максимальном шаге вант на наружном кольце.

Внешнее кольцо сжимается усилием, равным по абсолютной ве-

личине усилию, растягивающему внутреннее кольцо

.2

внеш внутр

HDN N

t (2.14)

Прогиб ванты в центре покрытия составляет

17

2 4

2

5,

864nq D

ff EA

(2.15)

где 2

2

181

5

f

D – коэффициент превышения длины ванты к пролету.

Рис. 6. Расчетная схема висячей оболочки с радиальными вантами (а) и план покрытия (б): 1 – грузовая площадь ванты, 2 – грузовая площадь на 1 п. м ванты, 3 – ванты, 4 – внешнее опорное кольцо,

5 – внутреннее опорное кольцо

Длину ванты «в заготовке» определяют по формуле

2

2

181 .

5

f HS D

D EA (2.16)

Для определения площади сечения ванты используется форму-

ла (2.11), а определение требуемой площади сечения центрального

кольца из стали производят по формуле

,k

y

NA

R (2.17)

где yR – расчетное сопротивление растяжению прокатной стали.

Внешнее кольцо работает на сжатие, поэтому кроме расчета на

прочность его проверяют на устойчивость в своей плоскости. Критиче-

ское усилие сжатия с учетом влияния вант определяют по формуле

2

2

21 1 ,k k

кр k

k k

E I crN N

r E I (2.18)

где r – радиус кольца; k kE I – жесткость сечения кольца на изгиб в

собственной плоскости; /kс N – коэффициент, характеризующий

а) б)

18

работу упругого основания; /H EA – относительное удлинение

ванты в плоскости кольца.

Если кольцо выполнено из железобетона, то в формуле (2.18)

жесткость принимают равной

30,85,

12b

k k

E bhE I (2.19)

где bE – модуль упругости бетона.

2.6. Пример расчета висячей оболочки

с радиальными вантами


поперечное сечение здания принимается согласно рис.5а;

перекрываемый пролет 64,0D м;

шаг вант по наружному кольцу 3,0t м;

угол наклона оттяжек к горизонту 60 ;


Требуется: подобрать поперечное сечение вант и внутреннего

кольца.

Решение. Расчетные и нормативные нагрузки на 1 м2 покрытия

примем по табл. 2.1:

до предварительного напряжения вант нормативная и расчетная

нагрузки соответственно равны 135 кг/м2 и 148 кг/м2;

после напряжения вант нормативная нагрузка составит 292,6 кг/м2,

а расчетная – 391,9 кг/м2.

Определяем количество вант (n ) при шаге 3t м

3,14 6466,99

3

Dn

t шт.

Примем 70n шт. Уточняем t

3,14 642,87

70

Dt

n м.

Максимальную расчетную погонную нагрузку определяем по

формуле (2.6)

(148 391,9 1,2) 2,87 1774,46q кг/м.

19

Назначаем стрелу провисания покрытия

64 /10 6,4f м.

Используя формулы (2.12) и (2.13) определяем

21774,64 6447323,7

24 6,4H кг,

1774,64 6428394,2

4V кг,

2 247323,7 28394,2 55188,43N кг.

Принимаем канат ЛК-РО при 19600unR кг/см2 и 0,85пk , тре-

буемая площадь сечения которого составит (формула 2.11)

1,6 55188,435,3

0,85 19600A см2 530 мм2.

По сортаменту (Приложение 1) выбираем канат двойной свивки

диаметром 35,5 мм и площадью сечения всех проволок 580,11 мм2.

Так как 580,11 мм2 > 530 мм2, то несущая способность ванты

обеспечена.

Погонная нормативная нагрузка на ванту до предварительного

напряжения составляет

135 2,87 387,45nq кг/м.

Определяем коэффициент превышения длины ванты к пролету

2

2

18 6,41 1,036,

5 64

а затем прогиб ванты по формуле (2.15)

2 4

2 6

5 1,036 387,45 640,11

864 6,4 1,5 10 5,8011f м.

Жесткость покрытия обеспечена, так как

0,11 1 1.

64 582 300

f f

D D

Длину ванты «в заготовке» определяем по формуле (2.16)

2

2 6

18 6,4 47323,764 1 65,96

5 64 1,5 10 5,8011S м.

Угол наклона ванты к горизонту в точке ее закрепления на внеш-

нем кольце составит

20

cos 47323,7 / 55188,43 0,857 30 .

Усилие растяжения в центральном кольце по формуле (2.14) со-

ставит

47323,7 64527651

2 2,87kN кг.

Требуемая площадь сечения этого кольца по формуле (2.17) со-

ставит

527651/ 2300 229,4A см2.

По сортаменту принимаем два равнобоких уголка №25 с площа-

дью сечения 239,4 см2 > 229,4 см2.

По конструктивным соображениям назначаем шаг вант по внут-

реннему кольцу равным 0,15внt м, и определяем диаметр кольца

0,15 703,34

3,14d м.

Наружное опорное кольцо проектируем из железобетона: бетон

тяжелый класса В25, модуль упругости 53,06 10bE кг/см2, призмен-

ная прочность 148bR кг/см2.

Назначаем размеры прямоугольного сечения кольца: высота

64 /100 0,64h м, ширина 0,25 0,64 0,16b м, и определяем

его жесткость

5 350,85 3,06 10 1,6 64

909115 1012

k kE I кг см2 69,1 10 кг м2.

По формуле (2.18) проверяем устойчивость кольца в своей

плоскости

6

6

52765197,02 10

5438,5 10с кг,

6

6

47323,75438,5 10

1,5 10 5,8011,

6 6 26

2 6

2 9,1 10 97,02 10 321 1 1,87 10

32 9,1 10крN кг.

Так как 61,87 10крN кг > 60,528 10kN кг, то устойчивость

кольца из плоскости обеспечена.

21

3. ПОДВЕСНЫЕ ПОКРЫТИЯ

Одной из разновидностей подвесных покрытий являются кон-

сольно-вантовые системы, представляющие собой балки жесткости,

поддерживаемые вантами. Компоновка балок такого покрытия выпол-

няется по одно- или по двухконсольной схеме (рис. 7). При однокон-

сольной системе пилон обычно делается шарнирно-опертым и рабо-

тает на центральное сжатие. Его высоту ориентировочно назначают

0,6l ( l – вылет консоли). Двухконсольная система, как правило, имеет

равные по длине консоли, что делает ее уравновешенной. За счет

этого несколько упрощается проектирование и монтаж подвесного по-

крытия. Консоли покрытия выполняются в виде балок, ферм или обо-

лочек, изготовленных из различных материалов.

Рис. 7. Схемы консольных подвесных покрытий: а, б – одноконсольные, в – двухконсольные; 1 – пилон, 2 – подвесная балка жесткости, 3 – ванты (тросы),

4 – каркас пристройки

Подвесные покрытия способны перекрывать здания произволь-

ной конфигурации в плане, а вынесенные за пределы здания поддер-

живающие ванты позволяют практически полностью использовать

а) б)

в)

22

весь объем перекрываемого помещения. В то же время ванты, распо-

ложенные на открытом воздухе, требуют тщательного ухода и защиты

от возможной коррозии. Кроме того, узлы примыкания вант к балке

жесткости оказываются довольно сложными как в изготовлении, так и

в эксплуатации. При этом следует особо отметить, что прогибы концов

консолей могут достигать значительных величин (до 1,5 м и более),

поэтому их вылеты обычно принимают в пределах 40…50 м.

Рис. 8. Ангар в аэропорту Франкфурт-на-Майне (размеры в м): а – общий вид, б – поперечное сечение;

1 – консольное покрытие, 2 – тросы-подвески (ванты), 3 – плоскость ворот

а)

б)

23

Вместе с тем, консольно-вантовые покрытия нашли широкое

применение в аэропортостроении. Например, ангар в аэропорту

Франкфурт-на-Майне имеет симметричное (относительно центрально

расположенной пристройки) консольно-подвесное покрытие, выпол-

ненное из монолитных железобетонных оболочек двоякой кривизны

(по 16 штук с каждой стороны) – рис. 8. Ширина оболочки – 10,7 м, вы-

сота волны – 2,2 м, толщина скорлупы – 8 см. По периметру оболочек

выполнен бортовой элемент сечением 22 30 см.

Одним концом оболочка шарнирно оперта на каркас центрально-

го здания, а ее консольная часть поддерживается в пролете шестью

канатами, каждый из которых состоит из 40 проволок овального сече-

ния. Проволоки расположены в стальной трубке с гофрированными

стенками толщиной 0,35 мм. Для защиты вант от коррозии трубка за-

полнена цементным раствором.

Допустимы прогиб конца консоли составил 90 см.

Рис. 9. Консольно-вантовое покрытие здания галереи для приема пассажиров в аэропорту Шереметьево

Интересное решение консольно-вантовой системы реализовано

в здании галереи для приема пассажиров в аэропорту Шереметьево.

Покрытие галереи круглое в плане и состоит из стальных балок, каж-

дая из которых поддерживается четырьмя тросами- вантами диамет-

ром 59 мм каждый. Тросы, в свою очередь, крепятся к металлическо-

му кольцу, установленному над кровлей в центральной зоне здания

24

(рис. 9). Конструктивные решения консольно-вантовых систем пред-

ставлены в Приложении 3.

3.1. Основы расчета подвесных покрытий

В расчетном отношении подвесные покрытия являются статиче-

ски неопределимыми системами. При этом установлено [2], что пере-

мещения поддерживающих вант (подвесок) невелики по сравнению с

их упругими удлинениями, которые возникают в вантах под действием

нагрузок. Это позволяет рассматривать эти системы как стержневые и

вести их расчет по недеформированной схеме обычными методами

строительной механики.

Балка жесткости в случае применения двух и более подвесок

работает как неразрезная балка на упруго-податливых (в местах кре-

пления подвесок) и жестких (в местах опирания на пилон) опорах. При

этом количество подвесок и места их крепления, как правило, назна-

чают из того условия, чтобы по длине балка имела постоянное попе-

речное сечение. Выполнение этого условия возможно при равенстве

пролетных и опорных изгибающих моментов, что достигается путем

подтяжки подвесок.

Используя методику [4], рассмотрим последовательность опре-

деления усилий в элементах статически неопределимой системы

(рис. 10а), загруженной равномерно распределенной нагрузкой q . В

основной системе (рис. 10б) усилие пN в промежуточной ванте рас-

кладывается на вертикальную вN и горизонтальную

гN составляю-

щие. Тогда реакции в опорах однопролетной балки от нагрузки q и

неизвестной величины пN составят

2

2

1 ,2

,2

,2

.2

A в

вc

A

вc

ql aV N

l

N aqlV

l

qlH

h

N aqlH

h h

(3.1)

25

Рис. 10. Исходная консольно-вантовая система (а), ее основная расчетная схема (б) и эпюры усилий (в): 1 – оттяжка

Положение максимальных изгибающих моментов в пролетных

сечениях балки определяют из условия равенства нулю поперечных

сил в панелях АБ и БС, т.е.

1 1

2 2

0,

0.

A

A в

Q V q x

Q V q x N (3.2)

h

а

q

A Б С

h

l

1

а)

Nв

Nг

Nп

Hс

Vс

HA

VA

x1

x2

б)

М

Ма

М1 М2

Q

Q1 = VA

Q2 = Vc

N

HA Hc

в)

26

Отсюда

1 ,AV

xq

2 .A вV N

xq

(3.3)

Максимальные пролетные моменты будут равны

2

1 ,2

AVM

q

2

2

( ).

2A в

в

V NM N a

q (3.4)

Опорный момент

2

.2

Б A

qaM V a (3.5)

Проектирование балки жесткости постоянного по длине консоли

сечения начинают с определения оптимальных значений вертикаль-

ной составляющей вN и расстояния a от опоры до узла крепления

ванты.

2

1 2 2 2 (1 2) 1 2 (1 2) 4 ,2(1 2)

в

qlN

h h h (3.6)

( )

.

2

в

в

l ql Na

ql ql Nh

(3.7)

В формуле (3.6) – коэффициент продольного изгиба и – яд-

ровое расстояние, которыми необходимо задаться. При предвари-

тельном расчете принимают равным 0,7…0,85, а – 0,3…0,8.

Усилие в промежуточной ванте

пп ,вN l

Nh

(3.8)

где 2 2

пl h a – длина промежуточной ванты.

Площадь сечения промежуточной ванты

2 2

п .в

un

N h aA

hR (3.9)

Площадь поперечного сечения крайней ванты

,2

в kk

un

N aql lA

l hR (3.10)

27

где 2 2

kl h l – длина крайней ванты.

Площадь поперечного сечения оттяжки

2 2

.2

o

un

qlA

hR (3.11)

Площадь поперечного сечения пилона

2

пл

п

1,

2 2в

в

s

N aql qlA N

R l h (3.12)

где п – коэффициент продольного изгиба пилона;

sR – расчетное со-

противление стали сжатию.

По найденным максимальным усилиям определяют требуемую

площадь сечения балки жесткости

.s s

M HA

R R (3.13)

3.2. Пример расчета подвесного покрытия


поперечное сечение здания принимается по рис. 10а;

вылет консоли 30l м;

шаг консолей 6,0b м;

высота пилона 6h м;


Требуется: подобрать поперечное сечение поддерживающих

вант, оттяжки и определить место крепления промежуточной ванты.

Решение. Подсчет нагрузок на 1 м2 покрытия выполним в таб-

личной форме (табл. 3.1).

Расчетная погонная нагрузка на 1 м балки составит

528,15 6 3168,9q g b кг/м.

Задаемся 0,8 и 0,5 и по формуле (3.6) определяем вер-

тикальную составляющую усилия в промежуточной ванте

2

3168,9 30 0,51 2 2 2 (1 2)

0,8 62(1 2)

16 0,51 2 (1 2) 4 52946,2 кг.

0,8 6 0,8 6

вN

28

Таблица 3.1

Вид нагрузки

Нормативная нагрузка

nq , кг/м2 f

Расчетная нагрузка g , кг/м2

Канаты 5 1,05 5,25

Плиты железобетонные ребристые: приведенная толщина 0,05 м, 2500 кг/м3

(2500 0,05)

125 1,1 137,5

Заливка швов бетоном 10 1,3 13,0

Пароизоляция 3 1,3 3,9

Утеплитель (пенобетон): толщина 0,2 м, 400 кг/м3

(400 0,2)

80 1,3 104,0

Цементная стяжка: толщина 0,03 м, 1800 кг/м3

(1800 0,03)

54 1,3 68,9

Гидроизоляционное покрытие: три слоя рубероида на битумной мастике

12 1,3 15,6

Снег 128,6 1,4 180

Итого 417,6 – 528,15

Затем по формуле (3.7) определяем расстояние до места креп-

ления промежуточной ванты

30(3168,9 30 52946,2)12,0

162 3168,9 30 3168,9 52946,2

0,8 6

a м.

По формулам (3.1) определяем усилия в балке

3168,9 30 12,052946,2 1 15765,8

2 30AV кг,

3168,9 30 52946,2 12,026355,0

2 30cV кг,

23168,9 30237667,5

2 6AH кг,

23168,9 30 52946,2 12,0105892,4

2 6 6cH кг.

29

По формулам (3.4) и (3.5) определяем пролетные и опорные

моменты

2

1

15765,839218,7

2 3168,9M кг м,

2

2

(15765,8 52946,2)52946,2 12,0 109594,8

2 3168,9M кг м,

23168,9 12,015765,8 12,0 38971,2

2БM кг м.

Площади сечения промежуточной и крайней вант, а также от-

тяжки определяем, используя формулы (3.9) – (3.11)

2 2

п

52946,2 6 126,04

6 19600A см2,

2 23168,9 30 52946,2 12,0 6 306,85

2 30 6 19600kA см2,

23168,9 30 217,1

2 6 19600oA см2.

По сортаменту (Приложение 1) принимаем для промежуточной и

крайней ванты канат двойной свивки типа ЛК-РО диаметром 36,5 мм и

расчетной площадью 6,46 см. Перенапряжение в крайней ванте со-

ставляет 6%, что допустимо.

Для оттяжки принимаем канат того же типа диаметром 61,5 мм и

площадью сечения 17,82 см2 > 17,1 см2.

Подбор сечений пилона и балки жесткости производится соглас-

но нормам [8] и методическим рекомендациям, например, [2].

30

4. АНКЕРЫ. ОСНОВЫ РАСЧЕТА

Анкер – устройство, служащее для передачи усилий от строи-

тельных конструкций на грунтовую толщу. Они применяются для зда-

ний и сооружений различного назначения. Например, в ангарах, по-

крытия которых выполнены в виде висячих оболочек с параллельным

расположением вант (рис. 1).

Из всего многообразия конструктивных решений анкеров (плиты,

сваи и т.д. – рис. П.2.2, Приложение 2) наиболее простыми в изготов-

лении являются анкеры, заглубленные в грунт (рис. 11). При этом не

допускается их устройство в набухающих, просадочных и сильносжи-

маемых грунтах (торф, ил), а также глинах текучей консистенции.

Рис. 11. Общая (а) и расчетная (б) схемы железобетонного анкера: 1 – жесткая тяга, 2 – анкер, 3 – граница котлована

Расчет горизонтально заглубленного анкера сводится к опреде-

лению его габаритов, устойчивости на выдергивание и горизонтально-

го давления на грунт.

b

2

1

3

b1

h1 h

Nт

N1

N2

Рс.в

Р

б)

а)

31

Согласно расчетной схеме (рис. 11б) на анкер действуют: собст-

венный вес анкера .с вP , собственный вес грунта P , а также усилие в

жесткой тяге, равное усилию в оттяжке Т oN N .

Собственный вес анкера и грунта можно найти по формулам:

. 1( ) ,с в bР b h h l

1 1( ),

2

b b h lP

где l – длина анкера; 2500b кг/м3 – плотность железобетона;

1900 кг/м3 – плотность грунта.

Габаритные размеры анкера в первом приближении назначают

из опыта проектирования таких конструкций и уточняют после прове-

дения соответствующих расчетов.

Проверка устойчивости анкера при действии вертикальных

сил проводится из условия

. 2 ,с в fР Р Р N k (4.1)

где 1fP f N – сила трения, 0,3...0,6f – коэффициент трения бето-

на по грунту,

1 cos ,TN N

2 sin ,TN N

k – коэффициент устойчивости, принимаемый равным не менее 3.

Проверка давления на грунт от действия горизонтальных сил

производится из условия

1 1 / ,k R N A (4.2)

где 1 0,25k – коэффициент, учитывающий неравномерное смятие

грунта; R – расчетное сопротивление грунта [11]; 1( )A h h l – пло-

щадь поверхности анкера, передающая горизонтальное усилие на

грунт.

32

5. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МОНТАЖЕ ВАНТОВЫХ СИСТЕМ

Конструкции узлов вантовых систем и систем в целом представ-

ляют собой индивидуальные решения, и поэтому их монтаж осущест-

вляется по специально разработанным проектам. При этом зачастую

для возведения подвесных покрытий требуются нестандартные таке-

лажные приспособления и устройства, кондукторы, подъемные меха-

низмы и прочее.

Отечественный и зарубежный опыт монтажа большепролетных

покрытий [3], в том числе и вантовых систем, показывает, что устрой-

ство таких покрытий осуществляют главным образом на проектных

отметках с использованием временных промежуточных опор.

Рассмотрим состав и последовательность выполнения основных

операций процесса монтажа непосредственно вантовых покрытий.

Покрытия с параллельным расположением вант (рис. 12).

1. Раскладка на земле тросов (вант) в направлении перекрывае-

мого пролета.

2. Подъем и закрепление одного из концов каждого троса на

бортовом опорном элементе.

3. Подъем, закрепление и подтяжка лебедкой другого конца троса.

4. Монтаж плит покрытия.

5. Создание предварительного напряжения в вантах с помощью,

например, пригруза.

6. Замоноличивание межплитных швов.

7. Устройство кровли.

Покрытия с радиальным расположением вант (рис. 13).

1. Монтаж внутреннего опорного кольца.

2. Раскладка тросов на земле в радиальном направлении.

3. Подъем и закрепление конца троса на внутреннем опорном

кольце.

4. Подъем, закрепление троса на внешнем опорном кольце и его

подтяжка.


33

6. Создание предварительного напряжения в вантах с помощью,

например, домкратов.

7. Замоноличивание межплитных швов.


Рис. 12. Схема монтажа висячей оболочки с параллельными вантами (монтаж несущей ванты): 1 – временные опоры,

2 – лебедка, 3 – пилон, 4 – кран, 5 – ванта, 6 – барабан, 7 – траверса

Рис. 13. Схема монтажа висячей оболочки с радиальными вантами: 1 – кран, 2 – колонна, 3 – внешнее опорное кольцо, 4 – траверса,

5 – монтируемая ванта, 6 – внутреннее опорное кольцо, 7 – смонтированная ванта, 8 – временная опора,

9 – монтажный упор

Консольно-подвесные покрытия (рис. 14).

1. Подъем и объединение отправных элементов балок жестко-

сти, устройство связей.

2. Монтаж оттяжек и поддерживающих вант.

34

3. Натяжение поддерживающих вант с помощью, например, ле-

бедок.



Рис. 14. Схема монтажа консольно-вантового покрытия:

а – монтаж балок (ферм), б – монтаж вант, в – перемещение катучих опор (вид в плане); 1 – пристройка, 2 – пилон,

3 – смонтированный элемент, 4 – гидравлический домкрат, 5 – шпальные клетки, 6 – монтируемый элемент, 7 – кран,

8 – катучая опора, 9 – рельсовый путь, 10 – бортовой элемент, 11 – ванты, 12 – лебедка

а)

б)

в)

35

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Классификация подвесных покрытий. 2. Область применения подвесных покрытий. Достоинства и не-

достатки подвесных покрытий. 3. Покрытия с параллельным расположением вант: характери-

стика, достоинства, недостатки. 4. Расчетная схема покрытия с параллельным расположением

вант. 5. Конструкции опорных частей покрытий с параллельными ван-

тами. 6. Схемы раскладки плит подвесных покрытий. 7. Определение усилий в элементах покрытий с параллельным

расположением вант. 8. Монтаж покрытий с параллельным расположением вант. 9. Конструкции анкеров. 10. Расчетная схема заглубленного бетонного анкера. 11. Условие устойчивости анкера против выдергивания. 12. Условие прочности анкера против сдвига. 13. Покрытия с радиальным расположением вант: характеристи-

ка, достоинства, недостатки. 14. Расчетная схема покрытия с радиальным расположением

вант. 15. Конструкции внешнего опорного кольца. 16. Конструкции внутреннего опорного кольца. 17. Определение усилий в вантах, расположенных радиально. 18. Определение усилий во внешнем опорном кольце. 19. Определение усилий во внутреннем опорном кольце. 20. Устойчивость внешнего опорного кольца. 21. Монтаж покрытий с радиальным расположением вант. 22. Конструкции плит висячих покрытий. 23. Консольно-подвесные покрытия: характеристика, достоинст-

ва, недостатки. 24. Конструктивные решения элементов консольно-подвесных

покрытий. 25. Расчетная схема консольно-подвесного покрытия. 26. Определение усилий в элементах консольно-подвесного по-

крытия. 27. Особенности расчета консольно-подвесного покрытия. 28. Монтаж консольно-подвесных покрытий. 29. Методы монтажа подвесных покрытий. 30. Область применения подвесных покрытий в аэропортостроении.

36

7. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ

КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Вариант 1

Требуется запроектировать элементы висячего покрытия (ван-

ты, опоры, анкеры) с параллельным расположением вант.


тип здания принять по рис. 1а;

конструкцию покрытия (плиты, утеплитель и т.д.) выбрать само-

стоятельно;

пролет l и шаг t вант, снеговой район принять по табл. 7.1, в ко-

торой № варианта соответствует порядковому номеру студента

в списке группы.

Таблица 7.1

№ вар.

l , м t , м Снеговой

район № вар. l , м t , м

Снеговой район

1 60 2,0 V 14 84 1,2 III

2 62 1,8 IV 15 86 1,0 II

3 64 1,6 III 16 88 1,5 I

4 66 1,4 II 17 90 1,4 II

5 68 2,0 IV 18 92 1,3 I

6 70 1,8 III 19 94 1,2 II

7 72 1,6 II 20 96 1,0 I

8 74 1,4 IV 21 98 1,4 II

9 75 1,2 III 22 100 1,3 I

10 76 1,6 II 23 102 1,2 II

11 78 1,5 III 24 104 1,0 I

12 80 1,4 II 25 106 1,0 II

13 82 1,3 I 26 108 1,0 I

37

Вариант 2

Требуется запроектировать элементы висячего покрытия (ван-

ты, опоры) с радиальным расположением вант.


тип здания принять по рис. 5а;



диаметр покрытия D и снеговой район принять по табл. 7.2, в

которой № варианта соответствует порядковому номеру студен-

та в списке группы.

Таблица 7.2

№ вар. D , м Снеговой

район № вар. D , м


1 48 V 14 74 IV

2 50 IV 15 76 III

3 52 III 16 78 III

4 54 IV 17 80 II

5 56 III 18 82 III

6 58 IV 19 84 II

7 60 III 20 86 III

8 62 IV 21 88 II

9 64 III 22 90 I

10 66 IV 23 92 I

11 68 III 24 94 I

12 70 IV 25 96 I

13 72 III

38

Вариант 3

Требуется запроектировать элементы консольно-подвесного

покрытия: ванты, пилон, балка жесткости.


тип здания принять по рис. 7б;



вылет l и шаг b консоли, а также снеговой район принять по

табл. 7.3, в которой № варианта соответствует порядковому но-

меру студента в списке группы.

Таблица 7.3

№ вар.

l , м b , м Снеговой

район № вар. l , м b , м


1 28 12 V 14 49 5 I

2 30 10 V 15 47 5 I

3 32 10 V 16 45 5 I

4 34 8 V 17 43 5 II

5 36 8 V 18 41 5 II

6 38 6 IV 19 39 6 II

7 40 6 IV 20 37 7 III

8 42 6 IV 21 35 8 III

9 44 6 IV 22 33 9 III

10 46 4 III 23 31 10 IV

11 48 4 II 24 29 11 IV

12 50 4 I 25 27 12 IV

13 48 4 II 26 25 12 V

39

ЛИТЕРАТУРА

1. Трущов, А.Г. Пространственные металлические конструкции /

А.Г. Трущов. – М.: Стройиздат, 1983.

2. Мандриков, А.П. Примеры расчета металлических конструк-

ций. учеб. пособие / А.П. Мандриков. – СПб.: Лань, 2012.

3. Федулов, В.К. Ангары / В.К. Федулов. – М., 2010.

4. Трофимович, В.В. Проектирование предварительно напря-

женных вантовых систем / В.В. Трофимович, В.А. Пермяков. – Киев:

Изд-во «Будивельник», 1970.

5. Дмитриев, Л.Г. Вантовые покрытия (расчет и конструирование)

/ Л.Г. Дмитриев, А.В. Касилов. – Киев: Изд-во «Будивельник», 1974.

6. Кирсанов, Н.М. Висячие и вантовые конструкции / Н.М. Кирса-

нов. – М.: Стройиздат, 1981.

7. Михайлов, В.В. Предварительно напряженные комбинирован-

ные и вантовые конструкции / В.В. Михпайлов. – М.: АСВ, 2002.

8. СП 53-102-2004. Общие правила проектирования стальных

конструкций. – М.: ФГУП ЦПП, 2005.

9. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. –

М.: ГУП ЦПП, 1988.

10. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. – М.: ФГУП ЦПП,

2006.

11. СП 50-101-2004. Проектирование и устройство оснований и

фундаментов зданий и сооружений. – М.: Госстрой России, 2004.

12. Зюлко, Е. Монтаж стальных конструкций / Е. Зюлко, Г. Орлик.

– М.: Стройиздат, 1984.

13. Торкатюк, В.И. Монтаж конструкций большепролетных зда-

ний / В.И. Торкатюк. – М.: Стройиздат, 1985.

40

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Сортамент стальных канатов

Канаты стальные для висячих покрытий

Диаметр каната,

мм

Расчетная площадь сечения

всех прово-лок, мм2

Расчетная масса 1000 м

каната, кг


мм




каната, кг

1 2 3 4 5 6

Канат одинарной свивки типа ТК конструкции

1 37 (1+6+12+18) по ГОСТ 3064-80

12/1,7 84,26 719 20/2,8* 228,74 1955

12,5/1,8 94,44 806 21/3 262,51 2240

14/2 116,89 993,6 22,5/3,2 298,52 2550

15,5/2,2 141,37 1200 24/3,4 337,03 2875

17/2,4 168,17 1425 27/3,8 420,84 3590

18,5/2,6 197,29 1685

Канат двойной свивки типа ЛК-РО конструкции

6 36 (1+7+7/7+14)+7 7(1+6) по ГОСТ 7669-80

28 373,25 3495 45,5 991,84 9045

30 422,76 3890 49 1163,04 10600

32,5 487,48 4445 52 1304,05 11850

35,5 580,11 5290 57 1520,73 13900

36,5 646,37 5895 61,5 1782,25 16250

39 716,29 6530 64 1880,27 17148

41 796,83 7265 68 2058,71 18775

42 843,90 7965 72 2316,38 21125

Канат закрытый несущий по ГОСТ 7676-73

50 1713,8 14695,1 60 2408,69 20636,0

52 1846,16 15828,3 65 2763,97 23673,1

54 1988,1 17043,7 70 3231,84 27671,2

55 2016,33 17280,6

Под чертой – диаметр проволоки в мм.

41


мм




каната, кг


мм




каната, кг

1 2 3 4 5 6

Канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции

6 19 (1+6+6/6)+7 7(1+6) по ГОСТ 14954-80

8 29,68 272,5 23 247,17 2265

8,8 35,7 327,5 25 279,27 2560

9,7 42,3 388 27 337,27 3090

11 53,58 491,5 29,5 404,55 3705

12 61,92 568 31 449,85 4125

12,5 70,91 650,5 33 497,7 4565

14 86,36 792 36 589,81 5410

15 100,48 921,5 38,5 674,88 6190

16,5 121,24 1115 41 768,45 7050

18 143,99 1320 46,5 988,71 9065

19 165,68 1520 49,5 1117,11 10250

20,5 192,11 1765 55 1379,27 12650

22 217,06 1990

Примечания:

1. Канаты типа ТК с точечным касанием проволок.

2. Канаты типа ЛК с линейным касанием проволок.

3. Индексы О, Р означают соответственно, что проволоки в слоях каната одина-

кового или разного диаметра.

4. Цифровое обозначение, например 1 37 (1+6+12+18), раскрывает количество

проволок в канате и формулу размещения проволок.

42


Конструктивные решения висячих оболочек

Рис. П.2.1. Схемы опорных конструкций висячих покрытий: а – с использованием каркаса здания, б–г – в виде вертикальных

наклонных стоек и оттяжек, д–е – в виде массивных пилонов; 1 – фундамент, 2 – каркас здания, 3 – висячее покрытие,

4 – анкерный фундамент, 5 – насыпной грунт, 6 – стойки (колонны), 7 – оттяжки

Рис. П.2.2. Схемы анкерных фундаментов: а – плитный фундамент, б – винтовая свая;

1 – тяж, 2 – железобетонная плита

а) б) в)

г) д) е)

а) б)

43

Рис. П.2.3. Узлы примыкания вант к опорным конструкциям висячих оболочек:

а – к наружному металлическому контуру, б–е – к наружному железобетонному контуру;

1 – ванты, 2 – анкерное устройство, 3 – пластина, 4 – закладная пластина,

5 – закладная деталь в виде петли, 6 – серьга, 7 – вилкообразный захват,

8 – сжимаемые болты, 9 – трубка

а) б)

в) г)

д) е)

44

Рис. П.2.4. Плиты для висячих оболочек с параллельными и радиальными вантами:

а – плоские железобетонные, б – ребристые железобетонные, в – армоцементные;

1 – выпуски арматуры

Рис. П.2.5. Раскладка плит в висячих оболочках: а – ортогональная, б – радиальная, в – со сбивкой на половину длины; 1 – ванты, 2 – плиты, 3 – выпуски

арматуры, 4 – бетон омоноличивания, 5 – деревянная доска,

6 – листовая прокладка

а) б) в)

а) б) в)

45

Рис. П.2.6. Конструкции центрального кольца висячих оболочек с радиальными вантами: а – из уголков, б – из швеллеров,

в – из трубы, г – из гнутых квадратных труб, д – из двутавра; 1 – центральное кольцо, 2 – оси вант

а)

б)

в)

г) д)

46


Конструктивные решения консольно-подвесных покрытий

Рис. П.3.1. Конструкция узлов покрытия галереи аэропорта Шереметьево (размеры в м)

47

Рис. П.3.2. Конструкция узлов покрытия (размеры в мм)

48

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................ 3

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ .......................................................................... 4

2. ВИСЯЧИЕ ОБОЛОЧКИ ...................................................................... 6

2.1. Оболочки с параллельными вантами ....................................... 6


с параллельными вантами ...................................................... 10


с параллельными вантами ...................................................... 12

2.4. Оболочки с радиальными вантами ......................................... 14


с радиальными вантами .......................................................... 16


с радиальными вантами .......................................................... 18

3. ПОДВЕСНЫЕ ПОКРЫТИЯ .............................................................. 21

3.1. Основы расчета подвесных покрытий ..................................... 24

3.2. Пример расчета подвесного покрытия .................................... 27

4. АНКЕРЫ. ОСНОВЫ РАСЧЕТА ....................................................... 30

5. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МОНТАЖЕ ВАНТОВЫХ СИСТЕМ .......... 32

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ........................................................... 35

7. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ

КУРСОВОГО ПРОЕКТА .................................................................. 36

ЛИТЕРАТУРА ...................................................................................... 39

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Сортамент стальных канатов ............................... 40

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Конструктивные решения

висячих оболочек .................................................. 42

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Конструктивные решения

консольно-подвесных покрытий ........................... 46

Documents

ВАНТОВЫЕ ПОКРЫТИЯ - Главнаяlib.madi.ru/fel/fel1/fel14E202.pdf– расчетная нагрузка на 1 м2 покрытия плит, кровли и снега